FM-Quadratur-Demodulator

N

Nils Beyer

Guest
In Elekta 2000 steht zu FM folgendes:

"Die Frequenzmodulation wird meist direkt im Oszillator durchgeführt, beispielsweise mit
einem VCO über Kapazitätsdioden. Bei der Demodulation kommen dagegen eine Reihe ver-
schiedener Techniken zum Einsatz. Eine Möglichkeit ist es, die FM auf eine Amplitudenmo-
dulation zurückzuführen. Schickt man das FM-Signal auf ein Filter, so werden die einzel-
nen Frequenzen unterschiedlich verstärkt, es tritt also eine AM auf. Je steiler das Fil-
ter ist, desto besser ist die FM-AM-Konversion. Das Filter muß allerdings auch eine re-
lativ lineare Flanke aufweisen. Beide Bedingungen in der Praxis zu realisieren, ist nicht
leicht (notwendiger Abgleich, Alterung, Temperaturdrift). Deshalb wird dieses Verfahren
des Flankendemodulators nur noch selten verwendet.

Ein moderneres Verfahren ist z.B. die FM-Demodulation mit einer sogenannten PLL. Eben-
falls sehr häufig wird ein sogenannter Quadratur-Demodulator eingesetzt, welcher aus ei-
nem RLC-Phasenschieber und einem Multiplizierer besteht.

Ein weiteres wichtiges Verfahren ist des Koincidents-Demodulators. Hier wird die fre-
quenzabhängige Phasenverschiebung eines Filters (meist ein LC-Schwingkreis) ausgenutzt.
Die Phasenverschiebung wird dabei über einen Multiplizierer durch Vergleich mit dem Ein-
gangssignal detektiert. Verwendet man einen linearen Multiplizierer, so müssen die Signale
vorher gut begrenzt werden, was im allgemeinen durch einen ZF-Verstärker mit sehr hoher
Verstärkung bewerkstelligt wird."


Da ich keine Komplettlösungen-ICs ŕ la TDA XXXX mag, da für mich der Lerneffekt gleich
null liegt, interessiert mich doch sehr die Quadratur-Demodulation. Am Ende dieser E-
Mail findet Ihr eine Prinzipschaltung für LTSpice. Funktioniert astrein.

Nur der Aufbau mit echten Schaltelementen will nicht so recht klappen.

1) Wie stelle ich eine Phasenverschiebung um 90° für eine Mittenfrequenz von 100 MHz
und einer Bandbreite von 40 MHz her? Hab bereits Tiefpass,- Hochpass- und Allpass-
filter probiert. Irgendwie funktioniert das Alles nicht. Welche Bauteilwerte brauche
ich? Wie sehen die Formeln dazu aus?

2) Wie erstelle ich einen multiplikativen Mischer?

so?:
o----------- +5V
|
.--. .-.
| | | |
.-. | '-'
| | | | ||
'-' '--o----||------ A
|| | | / ||
E1 ---||--o--|<
|| | V
|
|
.-.
| |
'-'
| ||
o-----||------ E2
| ||
---
-



Danke für jede Hilfe und Gruß,
Nils



Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE 240 224 240 176
WIRE 240 176 320 176
WIRE 400 176 416 176
WIRE 416 176 416 192
FLAG -32 304 0
FLAG 64 304 0
FLAG 64 224 FM1
FLAG -32 224 CAR
FLAG 240 304 0
FLAG 416 256 0
SYMBOL voltage -32 208 R0
WINDOW 3 -51 204 VLeft 0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value SINE(0 1 100kHz 0 0 90)
SYMBOL voltage 64 208 R0
WINDOW 3 74 211 VLeft 0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value SFFM(0 1 100kHz 1 1kHz)
SYMBOL bv 240 208 R0
SYMATTR InstName B1
SYMATTR Value V=V(FM1)*V(CAR)
SYMBOL res 416 160 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 0
WINDOW 3 32 56 VTop 0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 1k
SYMBOL cap 400 192 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 100nF
TEXT 206 370 Left 0 !.tran 10ms startup
 
"Nils Beyer" <NilsBeyer@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:2h1qanF8a4u9U1@uni-berlin.de...
In Elekta 2000 steht zu FM folgendes:

"Die Frequenzmodulation wird meist direkt im Oszillator durchgeführt,
beispielsweise mit
...

Mail findet Ihr eine Prinzipschaltung für LTSpice. Funktioniert astrein.
Hallo Nils,
stell mal deinen Oszillator auf 99.9kHz. Das Ergebnis ist die reine
Katastrophe.
Woher willst du in der Praxis die exakte Trägerfrequenz hernehmen?
Kein Wunder, daß dieses Verfahren keiner will.

Nur der Aufbau mit echten Schaltelementen will nicht so recht klappen.
Wundert mich nicht. Siehe oben.

1) Wie stelle ich eine Phasenverschiebung um 90° für eine Mittenfrequenz
von 100 MHz
und einer Bandbreite von 40 MHz her?
Warum so breitbandig?

Was ist die Anwendung?

Hab bereits Tiefpass,- Hochpass- und Allpass-
filter probiert. Irgendwie funktioniert das Alles nicht. Welche
Bauteilwerte brauche
ich? Wie sehen die Formeln dazu aus?
http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Publications/1996/theses/des_implmnt_smi-cust_transmttr_CDMA/dyeemsthesis.pdf


Oder allgemeiner nach Artikeln mit 90 Grad Phasenschieber schauen:
Google: Hilbert Transformer Spice

Da stammt auch obiger Link her.

2) Wie erstelle ich einen multiplikativen Mischer?

so?:
Nein.


Google: Gilbert cell

Gibt es auch als IC.


Gruß
Helmut

PS: Danke für die LTSPICE-Schaltung. Da kann man gleich ohne eigene Arbeit
mitsimulieren.

Für die Neuen:
LTSPICE ist freies SPICE mit GUI von www.linear.com/software .
Die news group dazu gibt es hier http://groups.yahoo.com/group/LTspice/ .
 

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